第04节 光的波粒二象性 :26张PPT
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(共26张PPT)
高中物理粤教版3-5
第二章第4节
光的波粒二象性
以下光学现象反映了光具有什么性质
光电效应
康普顿效应
衍射：波能绕过障碍物继续传播的现象。
请讨论：能否把光看成是由大量微粒组成的？猜想：光本质上可能是什么？
泊松亮斑
光的偏振现象：若两偏振片平行，自然光______，得到偏振光；若两偏振片垂直，自然光__________，光屏完全变暗。
试分析：光是波还是粒子？
可通过
不能通过
1672
牛顿
弹性粒子说
T/年
惠更斯
机械波动说
1690
麦克斯韦电磁波动说
1864
1905
爱因斯坦光子说
波
粒子
1801
托马斯·杨
双缝干涉
实验
1814
菲涅耳解释光的衍射现象
赫兹
电磁波实验
1887
赫兹
发现光电效应
牛顿微粒说占主导地位
波动说
渐成真理
……….
三次波粒大战
1923
康普顿效应
光本质上到底是什么？
杨氏双缝干涉实验
托马斯·杨（英国）：
语言：16岁精通10多门语言
第一个破译象形文字的人
医学：眼睛的调节机制 散光
物理：双缝干涉实验 杨氏模量
其他：骑马 杂技
几乎会演奏当时世界上所有的乐器
被誉为“全世界最后一个什么都知道的人”
双缝干涉实验——十大最美实验之一
明暗相间的条纹
波的矢量叠加原理：当两列波在P点相遇，若刚好波峰遇上波峰或者波谷遇上波谷，振幅_____,则振动______；若刚好波峰遇上波谷，则振幅______,振动______。
叠加
加强
抵消
减弱
通过双缝，形成两列完全相同的波。
波动说解释光的干涉现象
当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振动加强，光屏出现_________;当波峰与波谷相遇，振动减弱，光屏出现_________.
亮条纹
暗条纹
杨氏双缝干涉实验
出现干涉条纹并不能完全排除光具有粒子性的可能。把光看成由大量光子组成，当它们通过双缝后相互作用后也可能形成干涉条纹。
为排除这种可能，我们降低光源的亮度，使得当前一个光子到达光屏时，下一个光子才发射出去。
杨氏双缝干涉实验
一、光的波粒二象性
曝光时间很短时，感光片上出现杂乱无章的亮点．
1. 类似子弹打到靶上留下的弹孔，体现出光具有______性。
粒子
2.体现出光具有______性。
较长时间，感光片上出现模糊的亮纹．
长时间，感光片上出现清晰的干涉条纹．
波动
波动性_______两部分光子相互干涉的结果，而是______的一种属性。
不是
光子
光具有粒子性，又具有波动性，单独使用波或粒子的解释都无法完整描述光的所有性质。因此说光具有波粒二象性。
一、光的波粒二象性
一、光的波粒二象性
体现 理解 与宏观概念的区别
光的波动性
光的粒子性
联系
与其他物质发生作用时，是“一份一份”的
足够能量的光在传播时，表现出波的性质
单个光子的运动轨迹不确定
波动性是光子本身的属性，不是光子间相互作用产生的
少量光子/与其他物质作用时/波长较短时粒子性越明显
大量光子/传播过程中/波长较长时波动性越明显
光的粒子性和波动性并不是独立的，而是统一于光子，由普朗克常量联系起来： =hv p=h/λ
（多选）1. 对光的认识，下列说法中正确的是（ ）
A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性
B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的
C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了
D．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外的某种场合下，光的粒子性表现得明显
（单选）2. 有关光的本性的说法正确的是( )
A. 关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性
B. 光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子
C. 光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性
D. 在光的双缝干涉实验中，如果光通过双缝则显出波动性，如果光只通过一个缝则显出粒子性
历经上千年曲折、艰辛的探索，科学家们一步步接近光的本质，终于揭开了它神秘的面纱。
人们总习惯于用已有的经验、已掌握的规律来解释新现象、新事物，然而我们的经验、认知很有限，这时就要求我们敢于突破传统，敢于创新，通过建立新模型，提出新理论来解决新问题。
单个光子到达感光片的位置______，但当光子数目足够多时，满足__________。
不确定
统计规律
思考与讨论
请举出几个日常生活中的事例，说明哪些事件是个别出现时结果是随机的，而大量出现时则显示出一定的规律性．
二、光是一种概率波
不是，亮条纹代表到达该处的光子数目多，即光子到达该处的概率高，而暗条纹说明光子到达该处的概率低。
阅读课本内容，思考：是否所有光子都落在亮条纹所在的区域，而没有光子到达暗条纹处？
二、光是一种概率波
光子是以颗粒的形式到达感光片的，但这些光子到达的概率分布则像波的强度分布。干涉条纹反映了光子在感光片上各点的概率分布。
因此，我们说光是一种概率波。
实验是检验真理的唯一标准，尽管以日常经验来衡量，“波粒二象性”、“概率波”等模型十分古怪，但只要符合实验结果，就说明它在一定程度上能正确代表所研究的对象。
二、光是一种概率波
小结
一、光的波粒二象性
1. 光的波动性和粒子性的具体表现
2. 准确理解光的粒子性和波动性
3. 光与宏观世界的微粒和机械波的区别
二、光是一种概率波
1. 单个光子在空间中的运动具有随机性，大量光子的运动符合统计规律
2. 光在空间出现的概率可用波动规律进行解释
学以致用
雨天驾车时，戴上偏光眼镜可以使视野更清晰；摄影时，在镜头前加入偏光镜可以提高色彩的饱和度；看3D电影时，戴上3D眼镜使能原本重影的影像变得立体起来，这是为什么呢？
高中物理粤教版3-5
第二章第4节
光的波粒二象性
以下光学现象反映了光具有什么性质
光电效应
康普顿效应
衍射：波能绕过障碍物继续传播的现象。
请讨论：能否把光看成是由大量微粒组成的？猜想：光本质上可能是什么？
泊松亮斑
光的偏振现象：若两偏振片平行，自然光______，得到偏振光；若两偏振片垂直，自然光__________，光屏完全变暗。
试分析：光是波还是粒子？
可通过
不能通过
1672
牛顿
弹性粒子说
T/年
惠更斯
机械波动说
1690
麦克斯韦电磁波动说
1864
1905
爱因斯坦光子说
波
粒子
1801
托马斯·杨
双缝干涉
实验
1814
菲涅耳解释光的衍射现象
赫兹
电磁波实验
1887
赫兹
发现光电效应
牛顿微粒说占主导地位
波动说
渐成真理
……….
三次波粒大战
1923
康普顿效应
光本质上到底是什么？
杨氏双缝干涉实验
托马斯·杨（英国）：
语言：16岁精通10多门语言
第一个破译象形文字的人
医学：眼睛的调节机制 散光
物理：双缝干涉实验 杨氏模量
其他：骑马 杂技
几乎会演奏当时世界上所有的乐器
被誉为“全世界最后一个什么都知道的人”
双缝干涉实验——十大最美实验之一
明暗相间的条纹
波的矢量叠加原理：当两列波在P点相遇，若刚好波峰遇上波峰或者波谷遇上波谷，振幅_____,则振动______；若刚好波峰遇上波谷，则振幅______,振动______。
叠加
加强
抵消
减弱
通过双缝，形成两列完全相同的波。
波动说解释光的干涉现象
当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振动加强，光屏出现_________;当波峰与波谷相遇，振动减弱，光屏出现_________.
亮条纹
暗条纹
杨氏双缝干涉实验
出现干涉条纹并不能完全排除光具有粒子性的可能。把光看成由大量光子组成，当它们通过双缝后相互作用后也可能形成干涉条纹。
为排除这种可能，我们降低光源的亮度，使得当前一个光子到达光屏时，下一个光子才发射出去。
杨氏双缝干涉实验
一、光的波粒二象性
曝光时间很短时，感光片上出现杂乱无章的亮点．
1. 类似子弹打到靶上留下的弹孔，体现出光具有______性。
粒子
2.体现出光具有______性。
较长时间，感光片上出现模糊的亮纹．
长时间，感光片上出现清晰的干涉条纹．
波动
波动性_______两部分光子相互干涉的结果，而是______的一种属性。
不是
光子
光具有粒子性，又具有波动性，单独使用波或粒子的解释都无法完整描述光的所有性质。因此说光具有波粒二象性。
一、光的波粒二象性
一、光的波粒二象性
体现 理解 与宏观概念的区别
光的波动性
光的粒子性
联系
与其他物质发生作用时，是“一份一份”的
足够能量的光在传播时，表现出波的性质
单个光子的运动轨迹不确定
波动性是光子本身的属性，不是光子间相互作用产生的
少量光子/与其他物质作用时/波长较短时粒子性越明显
大量光子/传播过程中/波长较长时波动性越明显
光的粒子性和波动性并不是独立的，而是统一于光子，由普朗克常量联系起来： =hv p=h/λ
（多选）1. 对光的认识，下列说法中正确的是（ ）
A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性
B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的
C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了
D．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外的某种场合下，光的粒子性表现得明显
（单选）2. 有关光的本性的说法正确的是( )
A. 关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性
B. 光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子
C. 光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性
D. 在光的双缝干涉实验中，如果光通过双缝则显出波动性，如果光只通过一个缝则显出粒子性
历经上千年曲折、艰辛的探索，科学家们一步步接近光的本质，终于揭开了它神秘的面纱。
人们总习惯于用已有的经验、已掌握的规律来解释新现象、新事物，然而我们的经验、认知很有限，这时就要求我们敢于突破传统，敢于创新，通过建立新模型，提出新理论来解决新问题。
单个光子到达感光片的位置______，但当光子数目足够多时，满足__________。
不确定
统计规律
思考与讨论
请举出几个日常生活中的事例，说明哪些事件是个别出现时结果是随机的，而大量出现时则显示出一定的规律性．
二、光是一种概率波
不是，亮条纹代表到达该处的光子数目多，即光子到达该处的概率高，而暗条纹说明光子到达该处的概率低。
阅读课本内容，思考：是否所有光子都落在亮条纹所在的区域，而没有光子到达暗条纹处？
二、光是一种概率波
光子是以颗粒的形式到达感光片的，但这些光子到达的概率分布则像波的强度分布。干涉条纹反映了光子在感光片上各点的概率分布。
因此，我们说光是一种概率波。
实验是检验真理的唯一标准，尽管以日常经验来衡量，“波粒二象性”、“概率波”等模型十分古怪，但只要符合实验结果，就说明它在一定程度上能正确代表所研究的对象。
二、光是一种概率波
小结
一、光的波粒二象性
1. 光的波动性和粒子性的具体表现
2. 准确理解光的粒子性和波动性
3. 光与宏观世界的微粒和机械波的区别
二、光是一种概率波
1. 单个光子在空间中的运动具有随机性，大量光子的运动符合统计规律
2. 光在空间出现的概率可用波动规律进行解释
学以致用
雨天驾车时，戴上偏光眼镜可以使视野更清晰；摄影时，在镜头前加入偏光镜可以提高色彩的饱和度；看3D电影时，戴上3D眼镜使能原本重影的影像变得立体起来，这是为什么呢？
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